curs_8 materiale compozite pe baza de emulsii.pdf

8/17/2019 Curs_8 Materiale compozite pe baza de emulsii.pdf

1/13

URS 8 Materiale compozite pe baza de emulsii bituminoase

utilizate la intretinerea soselelor

Reciclarea mixturilor asfaltice

1. Tehnologii de intretinere pe baza de emulsii bituminoase

1.1. Tratamente bituminoase

Tratamentele bituminoase sunt lucrari de intretinere care nu maresccapacitatea portanta a drumurilor. Ele pot fi aplicate pe imbracamintileexistente bituminoase sau din beton de ciment pentru regenerarea suprafetei

precum si pentru remedierea unor defecte ale suprafetei cum ar fi suprafeteleslefuite, lunecoase sau suprafetele poroase , exfoliate. In cazul aplicarii pe

suprafete fisurate sau cu crapaturi , acestea se colmateaza in prealabil.Tratamentele nu se aplica in zonele in care exista defecte structurale :

burdusiri, faiantari, valuriri.In functie de clasa tehnica a drumului si de tipul imbracamintii suport sedefinesc in standard diferite tipuri de tratamente : simplu, dublu, sau dubluinvers .Tratamentul simplu se executa intr-un singur strat, cel dublu in doua straturi

primul fiind mai grosier, dublu invers are primul strat mai fin astfel :- intr-un strat : tratamente simple

- in doua starturi : tratamente duble ( stratul de rulare este mai fin ) si dubleinverse ( stratul de rulare este mai grosier).

Ele se aplica pe imbracamintile rutiere bituminoase sau din beton de cimentcare prezinta urmatoarele degardari superficiale :

- suprafete slefuite- suprafete poroase- suprafete cu ciupituri- suprafete exfoliate- suprafete fisurate

Tratamentele bituminoase se pot executa la cald cu bitum sau la rece cuemulsie bituminoasa cu rupere rapida. a liant se foloseste bitum, bitummodificat, emulsie bituminoasa, emulsie bituminoasa cu bitum modificatastfel :

- la cald : bitum , bitum aditivat , bitum modificat

!


2/13

- la rece : emulsie bituminoasa cationica be baza de bitum sau bitummodificat

Tratamentele se pot aplica pe suprafetele existente sau pe suprafetenoi. In cazul suprafetelor existente se urmareste prevenirea extinderiidegradarilor, sporirea rugozitatii suprafetelor, etansare, regenerare si

protectie.In cazul imbracamintilor noi in general tratamentele au un rol de protectietemporara. "entru stabilirea doza#elor de liant si agregate se face un studiu prealabil de

prioectare in laborator in care se coreleaza calitatea materialelor de baza custarea suprafetei de rulare, trafic si zona climaterica.

$a lucrarile de tratamente se verifica in teren :a. ontrolul executiei

- controlul pregatirii stratului suport- controlul prealabil al utila#elor - gradul de raspandire a liantului si a agregatului natural - se face prin

colectare de material raspandit in % tavi amplasate pe latimea de lucru- precizia de raspandire a liantului si a agregatului natural in sectiune

transversala - se face dupa executarea unui sector in lungime deminim &'m prin colectarea materialului raspandit in !% tavi

b. ontrolul calitatii tratamentului- rugozitatea - dupa &' zile

- uniformitatea la asternere

1.2. Straturi bituminoase turnate la rece

2.3 Straturi subtiri asternute la rece

n material bituminos turnat la rece consta dintr-un amestec deagregate, ap, emulsie bituminoas *i aditivi, preparat *i aplicat in situ(prin avansarea utila#ului). +mbrcmintea realizata poate cuprinde unul saumai multe straturi.

aterialele bituminoase turnate la rece, realizate cu agregate cudimensiuni mari sunt denumite deseori anrobate turnate la rece iar dac

/


3/13

sunt realizate cu agregate mici av0nd de exemplu, dimensiunea maxim de1 mm, sunt denumite uneori pelicule bituminoase $iantul care intr 2n compozi3ia unui material bituminos turnat larece este o emulsie de bitum care poate fi modificat cu un polimer sau al3iaditivi.4traturile bituminoase foarte subtiri la rece sunt cunoscute si sub denumireade şlam sau slurr5 seal.

Emulsiile bituminoase cationice suprastabilizate cu rupere lenta , incazul in care sunt compatibile cu agregatele naturale selectate, se pot utiliza

pentru obtinerea straturilor subtiri asfaltice la rece. 6mestecul emulsie +amestec de agregate prezint consistenta si timp de rupere corespunzatorfazei de asternere a amestecului bituminos. Imbracamintea asfaltica atinge

starea optima de maturare dupa o perioada de timp cuprinsa intre /h si &'minute - &h si &' minute, in functie de cuplul liant-agregate, timp dupa care poate fi data in circulatie fara riscul deteriorarii sub trafic. 7upa aceasta perioada de maturare a mixturii asfaltice pierderea de material, sub trafic,trebuie sa corespunda normelor I446 (International 4lurr5 4urfacing6ssociation).

4traturile bituminoase foarte subtiri sunt destinate lucrarilor de reabilitare silucrarilor de intretinere periodica. 4e aplica numai pe drumuri cu capacitate

portanta corespunzatoare.

6ceste imbracaminti au o grosime de 8-!9 mm si se executa intr-unstrat sau doua starturi in functie de conditiile de aplicare . 6ceasta solutie nuse va prevedea in situatia in care declivitatile sunt peste 9.4traturile bituminoase foarte subtiri cunoscute si sub numele de slam sauslurr5 seal sunt lucrari de intretinere utilizate pentru conservareasuprafetelor si pentru remedierea unor defectiuni minore cum ar fi :

- suprafete poroase- suprafete slefuite , imbatranite- suprafete fisurate.

- suprafete care prezinta denivelari de maxim /cm masurate sub lata de&m . In cazul in care denivelarile sunt intre ! si / cm se vor aplicadoua straturi : un strat de reprofilare si un strat de rulare. "entru prepararea mixturii se va utiliza emulsie cu rupere lenta

pe baza de bitum modificat cu polimeri.aterialele utilizate vor fi :

&


4/13

- agregate de cariera concasate- filer - ciment in proportie de /-& fata de amestecul de agregate naturale

pentru reglarea timpului de rupere- emulsie bituminoasa cu rupere lenta pe baza de bitum modificat cu

polimeri- aditivi tensioactivi pentru marirea timpului de rupere- apa pentru preumezirea agregatelor - emulsie bituminoasa cu rupere rapida pentru amorsarea suprafetei de

aplicare.ompozitia slamului se varifica in laborator cu materialele cu care selucreaza si se urmareste respectarea urmaroarelor conditii :- inceputul prizei sa nu se produca inainte de un minut de la adaugarea

emulsiei dar nu mai tarziu de & minute

- amestecul sa fie fluid si omogen- amestecul asternut in strat subtire sa elimine apa in decurs de !%-/'

minute si sa prezinte o aderenta corespunzatoare fata de startulsuport.

$a stabilirea retetei se verifica in laborator- consistenta- gradul de asternere- aderenta 6sternerea slamurilor se face cu combine care lucreaza in fluxcontinuu. 4e va respecta conditia ca temperatura mediului ambiant sa fiede !'-&';. 7eclivitatea maxima pe care se pot aplica slamurile este de9.

In general slamurile nu se compacteaza. In cazuri speciale se pot utiliza compactoare usoare cu pneuri de !'t.4e poate da in circulatie sectorul dupa ruperea completa a emulsiei carese verifica cu hartie de filtru.

?''' mp suprafata asternuta.

1


5/13

1.3. Mixtura stocabila utilizata la lucrarile de intretinere pe timp

friguros

ixtura stocabila se utilizeaza la remedierea degradarilor suprafetei rutierein perioada de iarna pe suprafete de maxim 8 m/. ixtura asfaltica stocabila se poate depozita la temperaturaatmosferica cu conditia pastrarii proprietatilor de lucrabilitate. "erioada de

pastrare este de maxim @' zile .$a asternere se va asigura o temperatura a stratului suport de minim %A . ixtura socabila se poate prepara la cald cu bitum fluxat( 64BC 8) sau la rece cu emulsie bituminoasa cationica cu ruperesemilenta( 64E !9) .4e pot utiliza si alte tipuri de mixturi stocabile cu conditia sa fieagrementate.

ompozitia se stabileste in laborator cu respectarea prevederilornormativului in vigoare ( DE'/%-/''&). "rincipiul de alcatuire se bazeaza pe un schelet mineral puterniccare sa asigure o suficienta stabilitate a mixturii in trafic avand in vederevascozitatea redusa a liantului. Este necesara asigurarea unui volum degoluri mare pentru a favoriza evaporarea solventului si cresterea vascozitatiiliantului.

$a mixtura 64BC studiul preliminar consta in analiza compozitieicu respectarea prevederilor : bitum 1-1,8 curba granulometricaconditionata ( ex : treceri prin sita 1 : %-&% ). 7ensitatea minima a mixturiistocabile trebuie sa fie de /'''=g>m&.Bitumul fluzat trebuie sa aiba un continut de fluxant in proportie de ?-&'cu caracteristici conform normativului. 4e impun conditii de calitate si

pentru fluxant.In cazul mixturii 64E prncipiul de alcatuire este acelas, se impun alteconditii granulometrice ( ex 64E !9 treceri prin sita de 1 : !'-//).onditia de densitate este aceeasi si se determina pe epruvete arshall carese compacteaza la !/'.ontrolul fabricarii mixturilor stocabile se refera la compozitie si densitate .

2. Reciclarea mixturilor asfaltice

Feciclarea mixturilor asfaltice este un procedeu de realizare a unorstraturi rutiere noi folosind straturile existente care se descompun si se refacconform unor tehnologii specifice.

%


6/13

"rocedeele de reciclare au aparut urmare a necesitatii reutilizarii materialelorcare s-a manifestat mai pregnant in periodada !@?'-!@8' odata cu cresterea

pronuntata a preturilor produselor petroliere.Initial au fost utilizate tehnologii de reciclare la cald care au

constat in frezarea starturilor rutiere urmata de prepararea in statii fixe aunor mixturi pe baza materialului frezat si a unui aport de materiale de adaosin functie de rezultatele analizelor de laborator si de caracteristicile nouluistrat.u timpul, au fost puse la punct tehnologiile in situ care presupunreciclarea directa printr-un procedeu complex care cuprinde : frezarea,introducerea produsilor de adaos , asternerea si compactarea. "entrutehnologiile in situ se folosesc utila#e speciale.6u fost dezvoltate de asemenea tehnologii la rece care la randul lor se potface la statie sau in situ si care utilizeaza ca material de aport lianti care nu

necesita incalzire la statie.Tehnologiile de reciclare sunt avanta#oase datorita :

- economiei de materiale- economiei de combustibil- rapiditatii executiei- realizarii omogenizarii in cazul straturilor eterogene

"rin reciclare se mareste capacitatea portanta deci aceste tehnologii se potutiliza in cadrul lucrarilor de reabilitare.

2.1. Reciclarea la rece a mixturilor asfaltice

In functie de tehnologie si de liantul utilizat exista reciclarea pe baza de emulsie sau reciclarea pe baza de bitum spumat

2.1.1. Reciclarea la rece cu emulsie bituminoasa

Feciclarea la rece este destinata ranforsarii, intretinerii si

consolidarii structurilor rutiere cu o stare tehnica necorespunzatoare. Feciclarea la rece cu emulsie se poate face atat in statii fixe cat si instatii mobile . 6cesta tehnologie consta in utilizarea integrala a materialuluifrezat cu adaos de emulsie si ciment cu sau fara adaos de agregate naturale.ompozitia materialului reciclat se stabileste in laborator unde se intocmestereteta de fabricatie.

9


7/13

tila#ul folosit la lucrarile de reciclare Gin situ are in componentasa :- un tambur de frezare cu sistem electronic de control al adancimii de frezare- echipament automat de dozare si pulverizare a emulsiei bituminoase si aapei- malaxor - grinda repartizatoare- finisoareompactarea se face cu compactoare cu vibrare si cu compactoare pe pneuricu sarcina de minim %t. aterialele utilizate :

- material rezultat din frezare- agregate : cribluri , nisip natural si de concasa#- ciment- emulsie bituminoasa cu bitum pur sau modificat care sa indeplineasca

conditiile de rupere dupa terminarea compacatrii si conditiile decalitate din normativ.

Inainte de inceperea lucrarilor se efectueaza sonda#e pentrustabilirea grosimii de frezare. In vederea stabilirii compozitiei finale a materialului reciclat se vor

preleva prin frezare & probe a !'-!% =g> Hm si se va determina compozitiagranulometrica. "entru stabilirea compozitiei finale a amestecului se vaurmari incadrarea curbei granulometrice in limitele aferente unui strat de

baza conform 4F !?1. In acest scop se vor prevedea eventuale corectii cumaterial granular de adaos. 4e va utiliza ca material de adaos obligatoriunisipul de concasa# sau un amestec de nisip natural si de concasa# cu minim%' nisip de concasa# si un adaos de minim / filer.7oza#ul de ciment va fi de &,%-1,% , doza#ul de apa se va alege in asa felincat in final sa se a#unga la un raport apa>ciment de ',%. ontinutul deemulsie bituminoasa va fi intre /,%-%.In vederea stabilirii compozitiei finale se vor studia & doza#e si pentrufiecare se vor determina caracteristicile fizico-mecanice pe 1 corpuri de

proba cilindrice cu diametru de !1@,9mm si inaltimea de &'mm.

aracteristicile care se verifica sunt :mm/.- modulul de elasticitate care se calculeaza in functie de rezistenta la rupere.

?


8/13

$a imbracamintea executata, in situ , se vor face urmatoarele verificari J- gradul de compactare, grosimea si planeitatea in teren- modulul de elasticitate cu un dispozitiv de teren care functioneaza pe

principiul aplicarii unei solicitari dinamice.

2.1.2. Reciclarea la rece cu bitum spumat

escriere procedeu

"rocedeul este utilizat la reciclarea straturilor rutiere din beton deciment si mixturi asfaltice, precum si la o combinatie de mai multe straturirutiere.Intregul proces tehnologic se desfasoara Kin situK, cu a#utorul reciclatorului.4e realizeaza urmatoarele operatii:- curatarea suprafetei stratului ce urmeaza a fi reciclat (cu peria mecanicasau #et de aer)J- frezarea si macinarea stratului rutier degradat J- asternerea materialului granular de aport (daca este cazul)J- introducerea in malaxor a materialului frezat si a celui de aportJ- malaxarea materialului frezat si a celui de aport impreuna cu bitumulspumat si cu suspensia de ciment in apaJ- repartizarea uniforma si asternerea materialului rezultatJ- compactarea stratului rutier reciclat rezultat.

6telierul de reciclare este compus din:

- reciclatorul propriu-zis dotat cu tamburi de frezare si grinda finisoareJ- instalatia de preparare a suspensiei de ciment- atelier de compactareJ- cisterna apaJ- cisterna bitumJ- perie mecanica sau compresor.

8


9/13

Crezarea si reciclarea se poate realiza pana la o adancime de &' cm.$atimea de lucru este de maxim 1,/ m si poate fi modificata in timpulexecutiei.Bitumul spumat se obtine in camera de expansiune in care se in#ecteaza

bitum fierbinte (!?' - !8' ), apa si aer la presiune, astfel incat bitumulexpandeaza si isi mareste volumul de peste 8 ori. "rodusul obtinut are incomponenta sa '.% - %.' bitum si !.% - %.% ciment. 4tratul rutier reciclatse identifica sub titulatura FF (reciclat la rece).omenii de utilizare

"rocedeul de reciclare la rece in situ, cu bitum spumat si suspensiede ciment in apa, se poate utiliza ca strat de fundatie, strat de baza sau stratde legatura in functie de aportul de bitum si ciment si de clasa tehnica adrumului. "rocedeul poate fi utilizat in constructia de drumuri, strazi, pisteaeroportuare si platforme.

!"anta#e "rocedeul de reciclare la rece , in situ, cu bitum spumat si suspensie deciment in apa prezinta o serie de avanta#e:- 4e utilizeaza la maxim materialul din structura rutiera existenta, materialelede aport fiind minime (este redusa productia de agregate)J- Du este nevoie de utilizarea de gropi de imprumut si gropi de gunoiJ- Transporturile sunt mult reduse fata de solutiile clasice (este redustransportul efectuat de utila#ele utilizate in constructii ce au un puternicimpact asupra retelei de drumuri si a mediului incon#urator)J- Este redusa productia de mixturi asfaltice( fata de solutiile clasice)- Trenul complet de reciclare ocupa o singura banda a drumului, iarcirculatia pe noul strat reciclat poate sa se efectueze dupa cateva ore de laterminarea compactarii.- 4traturile rezultate in urma reciclarii sunt groase, legate, omogene si

prezinta o buna conlucrare cu straturile imediat superioare sau inferioare.Cundatia drumului nu este in nici un fel afectata de reciclarea suprastructuriilui. "e parcursul realizarii acestui procedeu se pot face analize asuprafundatiei concomitent cu observarea vizuala a starii acesteia. miditateamaterialului frezat si a materialului de aport nu prezinta o problema,

deoarece se poate regla cantitatea de apa din suspensia de ciment.- alitatea materialului rezultat : Toate materialele puse in opera suntcontrolate calitativ conform normativelor in vigoare, iar controlul cantitativeste asigurat de calculatoarele aflate in componenta reciclatorului.- "rocedeul este rapid comparativ cu solutiile clasice, ceea ce constituie unavanta# prin faptul ca circulatia este deviata mai putin timp.- Feducerea costurilor se obtine in mod special prin reducerea

@


10/13

transporturilor si folosirea materialului de#a existent in structura rutiera.

$roces tehnologic. Studii si "erificari

Executia sectorului experimental :- verificarea utila#elor utilizateJ- realizarea semnalizarii circulatieiJ- curatarea suprafetei cu peria mecanicaJ- frezarea- nivelarea materialului frezat cu a#utorul autogrederuluiJ- compactarea usoara a materialului frezatJ- asezarea in pozitie de lucru a reciclatorului (cu instalatia de preparare asuspensiei de ciment), a cisternei de bitum si a compactoarelorJ- preluarea materialului frezat, introducerea sa in malaxor si adaugarea de

bitum spumat si suspensie de ciment in apaJ- malaxarea amesteculuiJ- asternerea amestecului reciclat rezultat cu grinda finisoare a reciclatoruluisi precompactarea luiJ- compactarea stratului reciclat cu & compactoare, de !&, !8 si respectiv /'toneJ- darea in circulatie a tronsonului.

"e tronsonul experimental se efectueaza urmatoarele determinari:- compozitia granulometrica a materialului frezatJ- densitatea aparenta a materialului FFJ- absorbtia de apa a materialului FFJ- compozitia materialului reciclat prin extractieJ- caracteristicile bitumului extras (punct de inmuiere, penetratie la /%',ductilitate la /%', punct de rupere Craass)J- caracteristicile de compactare a materialului reciclat FF (umiditatea optimade compactare si densitatea maxima in stare uscata)J- grade de compactare prin metoda inlocuirii de volumJ- rezistenta la compresiune pe carote extrase din stratul reciclat FF (probe la

? zile)J- capacitate portanta

"e sectorul experimental se va face o verificare a capacitatii portante in vederea stabilirii solutiei de acoperire a startului reciclat care poate fi un strat de mixtura asfaltica sau un tratament bituminous.

!'


11/13

"entru concluzionare se va lua in considerare clasa tehnica a drumului sitraficul din zona. apacitatea portanta a stratului rutier reciclat la rece estefoarte buna, fiind comparabila cu portanta unui strat de legatura din mixturaasfaltica.

Tabel 1. %xemplu de analize efectuate cu ocazia unei reciclari la rece

Dr.crt.

&'(%R(!R%!

R%(&()!T )! R%(%

M!T%R&!)

*R%+!T,

&'!&'T% %

R%(&()!R%

$!

R%(&()!R%

I II III

' ! / &

! ompozitie granulometrica, T ()

&!,% @8,1 @1,1 @?,! !''

/% @/,? @!,9 @/,! @%,%

!9 81,8 8&,' 81,% 81,98 9&,1 98,! 91,1 9%,!

1 &?,1 %',' 19,/ 1?,&

! &%,8 /1,/ //,1 /8,9

',9& !!,/ !9,/ !%,? /!,%

',/ %,9 9,9 9,/ !',@

','@ 1,! 1,% &,8 9,9

/ ontinut bitum, () - 1,&

& 7ensitate aparenta, (=g>m&) -

!@8@(cil. arshall)

/!&'(carote la ? zile dela turnare)

1 6bsorbtie de apa, () -!&

%7ensitate max. in stare uscata, (g>m&)incercarea "FLTLF modificat

- /,!&'

9 midit. optima de compactare, () - 8,/

?Mrad compactare pe teren, prin metodainlocuirii de volum cf. 4T64 !@!&>!%-?9,()

-

@@,!!'',@!'','

!'!,%

8 Fezistenta la compresiune, (D>mm/) -

/,?&,'/,'(pe carote prelev.din teren la varstade ? zile)

!!


12/13

(oncluzii

Experienta 2n domeniul reciclarii la rece Nin situ cu bitum spumatsi suspensie de ciment demonstreaza ca stratul rutier realizat este ieftin ,durabil, rezistent, si poate fi utilizatG 2n conditii diferite de lucru 2n timpscurt.

Indiferent de stratul rutier reciclat, peste materialul frezat introdus2n malaxor se adauga suspensie de ciment 2n apa si bitum spumat. 4tratulrutier reciclat se poate identifica prin simbolul FF (reciclat la rece ). "rodusul rezultat 2n urma reciclarii este unul de tip hibrid ce poatefi comparat at0t cu o mixtura asfaltica, c0t si cu un material granularstabilizat cu ciment. omportarea spre unul din cele doua produse decomparatie este data de aportul de ciment si bitum. 7in punct de vedere al

compozitiei, materialul reciclat poate fi 2ncadrat 2n prevederile 4F !?1-!>/''@ (strat de legatura), 4F ?@?'>/''! (strat de baza) si 4T64 !'1?&-!>!@8?(balast stabilizat).

"rocedeul de reciclare la rece, Nin situ, cu bitum spumat sisuspensie de ciment revolutioneaza procedeele clasice, si tin0nd cont deavanta#ele amintite anterior este o alternativa viabila pentru reabilitareadrumurilor .

2.2. Reciclarea la cald a mixturilor asfaltice

Feciclarea la cald in situ consta in utilizarea integrala amaterialului recuperat prin frezarea sau incalzirea si scarificareaimbracamintilor rutiere bituminoase existente, degradate, in adaugarea delianti si agregate naturale si in punerea in opera cu a#utorul unui utila# dereciclare. Feciclarea la cald este destinata ranforsarii, intretinerii siconsolidarii structurilor rutiere cu o stare tehnica necorespunzatoare si se

aplica pe drumuri de clasa tehnica II-< si strazi de categorie tehnica II-I<cu imbracaminte rutiera bituminoasa. Tehnologia de reciclare la cald, insitu, a imbracamintilor rutiere bituminoase se poate aplica in urmatoarelevariante, ca principiu de lucru: a) prin frezarea la rece a straturilor

bituminoase existente, urmata de reciclarea propriu-zisa, prinamestecarea la cald a mixturii frezate cu materialele de aport, intr-oinstalatie mobila tip uscator-malaxorJ b) prin incalzirea cu raze infrarosii

!/


13/13

(panouri radiante) a straturilor bituminoase existente, urmata descarificarea acestora si de malaxarea mixturii asfaltice calde cumaterialele de aport, fie direct pe suport, fie intr-o cuva sau intr-unmalaxor, deasupra stratului suport.4tudiul preliminar de laborator consta in determinarea compozitieimixturii existente, stabilirea materialului de aport si verificareamaterialului realizat. "entru stabilirea caracteristicilor bitumului de aportse va verifica punctul de inmuiere al bitumul din stratul existent. Infunctie de valoarea acestuia se vor stabili solutii de regenerare si decalitate pentru bitumul de aport in asa fel incat in final valorile acestui

parametru sa se situeze in limitele admisibile .

curs_8 materiale compozite pe baza de emulsii.pdf

Documents